核聚变与等离子体物理

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1、第!!卷第"期核聚变与等离子体物理#$%&!!，’$&"!((!年)!月’*+%,-./*01$2-234%-05-46701+08,+&!((!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!文章编号：(!9":;(<（;!((!）(":(!=>:(;!!"技术在#$%&’等离子体诊断中的应用郑银甲，冯震，刘永，冯北滨，雷光玖，罗俊林，宋显明（核工业西南物理研究院，成都;)((")）摘要：描述了??8相机在@AB)C装置上的应用。报告了中性束、分子束、弹丸注入

2、和激光吹气实验的布置、拍摄的图象和一些实验结果。对实验现象作了解释。关键词：??8技术；等离子体；注入束中图分类号：DA;9E)文献标识码：F&??8器件概述波段的辐射。??8是电荷耦合器件的总称。它是由美国贝尔实验室的G$7%,和H5106于)I>(年首先提出，现已成(!!"技术在#$%&’上的实验安排为现代光电子学和测试技术中活跃、富有成果的半在@AB)C装置放电中用??8相机监视了中性［)］导体器件。束、分子束和弹丸注入，在激光吹气注入杂质中观察??8器件具有以下五项鲜明的特点：（)）灵敏度了杂质在等离子体中辐射行为和传输过程。注入

3、等高，量子效率至少)(J，最高可达I(J以上。其电离子体的加料束与等离子体作用产生复杂的物理过荷转移效率几乎)((J。噪声低，在低温下工作几程，发出各种光谱（例如@线和杂质碰撞的线辐!乎无暗电流。适合于弱光探测，探测速度比光电倍射）。为此，我们设计了相应的相机观测窗口、调节增管高几百倍。（!）光谱响应宽，一般在!((K座架和观察角。在相机头前装"9(变焦镜头和干)(9(25，处于大多数发射、吸收和散射的光谱仪器工涉滤光片，根据需要设置相应的数值孔径、调焦范作区域内。与光电器件连用还可观察L射线和红围、中心波长!和半高全宽度!"#$。(外辐

4、射的图象。（=）动态线性响应范围宽，达十个数@AB)C装置中性束注入系统是一个庞大的加热量级，且保持线性响应。（"）几何尺寸稳定，耐过度体系［!］。沿注入方向观察，相机倾斜放在注入线下曝光，长时间运转热和光电性能稳定。（9）多道同时==+5处一支撑垫板上，镜头对准等离子体中心区采样可得到波长B强度B时间的三维图。??8器件的域。观察玻璃窗口（直径"9(）位于中性化室外侧。上述特性使其成为现代理想的光探测器。如图)-所示，相机拍摄到系统的偏转磁铁、离子吞??8技术在光谱测试、图象传感器、高速和动态食器、热测靶采样板、真空闸阀和室壁的石墨瓦片

5、。测量、跟踪技术、光学信息处理及其他方面都有广泛从拍到的热测靶采样板一排孔可推断已看到中性的应用空间。国外大型聚变托卡马克装置中普遍使束，长度估计在进入等离子体前至少有)5，图)M为用了??8相机，如日本国立核融合科学研究所用红中性束注入时的照片。外、可见、到L射线成象的??8器件监视放电中各收稿日期：!(():(I:!>；修订日期：!((!:(9:!(作者简介：郑银甲（)I"9:），男，研究员，四川省成都市人，)I;<年哈军工核物理专业毕业，)I<)年获电子科技大学光通信专业硕士，万方数据现主要从事等离子体物理和诊断工作。!"#核聚变与

6、等离子体物理第!!卷弹丸分子束注入后形成图象的实验设置见文献光片（!’.%)’/#0(，!"#$.$/10(）。由于滤光［"］的图$，分子束和弹丸注入方向垂直于装置的环片半宽度极小，可保证仅对注入的锂束,-!线辐射形等离子体且注入线与相机处于同一极向平面内。进行摄象。注入口距离等离子体中心约%&’((，相机在窗口赤管道是一根内径!!)((、长$’#’((的不锈钢道平面上方#)((处，其光轴与注入线的夹角为管，用于光的聚焦和准直。管内靠等离子体侧透镜+$"*&。焦距%$."#/&1((，外径!$!&/1((，远端则安放第激光吹气的实验设置见

7、图!，在与注入方向垂二个透镜（焦距%!.!!#((，外径!!!#/1((）。两直的跑道观察窗口内安装了收集杂质在等离子体的个透镜相距!)’((，从而组成一望远镜系统，有利于辐射光谱的管道，管道与相机之间放置,-!干涉滤收集较大范围杂质的光辐射。图$用223相机观察中性束4阀门打开的背景图；5中性束注入时的照片。移，有可能被激发或者两者同时出现。进入等离子体后发生中性原子转变为离子、快离子的约束和热8化及剩余束碰撞器壁等物理过程，束流中含有7、88［&］7!、7"三种成分。放电期间，相机焦距选择为"*19"/)(，光圈!*#以下，曝光时间选

8、在1(:（一区放电）与’*1(:（二区放电），能得到了一次放电高真空闸阀被打开的连续图片和中性束注入全过程的连续图片（连续图片从略，单幅见图$4，两幅间隔时间为!%(:）。这种在图!激光吹气实